DE2650825C3

DE2650825C3 - Bipolar electrolyzer

Info

Publication number: DE2650825C3
Application number: DE2650825A
Authority: DE
Inventors: Gordon Andrew Wadsworth Ohio Carlson
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1975-11-14
Filing date: 1976-11-06
Publication date: 1981-10-01
Also published as: DE2650825B2; IT1070259B; DE2650825A1; US4040934A; FR2331627A1; FR2331627B1; NL164329B; NL164329C; SE7611042L; NL7610315A; GB1544237A; BE848268A; AU1742076A; CA1069081A; JPS5262180A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine bipolare Elektrolysiereinrichtung mit einer ersten bipolaren Einheit und einer zweiten bipolaren Einheit, die im Abstand von und parallel zueinander angeordnet sind. Zwischen sich bilden sie eine einzelne elektrolytische Zelle, wobei sie jeweils eine Anodenanordnung auf ihrer einen Oberfläche und eine Kathodenanordnung auf ihrer gegenüberliegenden Oberfläche haben, so daß die Kathodenanordnung der ersten bipolaren Einheit der Anodenanordnung der zweiten bipolaren Einheit lugewandt ist.The present invention relates to a bipolar electrolyzer having a first bipolar one Unit and a second bipolar unit, which are spaced from and parallel to each other. Between them they form a single electrolytic cell, each with an anode array on top of them have a surface and a cathode assembly on their opposite surface so that the Cathode arrangement of the first bipolar unit of the anode arrangement of the second bipolar unit is peeked.

Eine bipolare Elektrolysiereinrichtung ist eine Elektrölysiereinrichtung mit einer Vielzähl elektrisch und mechanisch in Reihe geschalteter einzelner elektrolyt!* schef Zellen. Bei einer bipolaren Elektrolysiereinrich^ tung bilden die Kathoden einer Zelle und die Anoden der nächsten benachbarten Zelle eine gemeinsame bauliche Einheit der Elektrolysiereinrichtung, wobei die Kathoden der einen Zelle und die Anoden der nächsten benachbarten Zellen gewissermaßen Rücken an Rücken an einem gemeinsamen Bauteil befestigt sind.A bipolar electrolyzer is an electrolyzer with a large number of individual electrolytes connected electrically and mechanically in series! * boss cells. With a bipolar electrolyzer ^ device, the cathodes of one cell and the anodes of the next neighboring cell form one common Structural unit of the electrolyser, with the cathodes of one cell and the anodes of the next neighboring cells are attached back to back to a common component.

Dieses gemeinsame Bauteil, das mit gleicher Bedeutung als Tragplatte, Rückplatte, bipolare Einheit oder als bipolare Elektrode bezeichnet wird, bildet eine elektrolytdichte, für Flüssigkeit undurchdringliche Trennung zwischen benachbarten Zellen, während durch sie hindurch die Leitung des elektrischen Stroms zwischen benachbarten Zellen erfolgt.This common component, which has the same meaning as a support plate, back plate, bipolar unit or as The bipolar electrode forms an electrolyte-tight separation that is impermeable to liquids between neighboring cells while conducting electrical current between them neighboring cells.

Eine Rückplatte hat eine anolytbeständige Seite oder Oberfläche, die in Kontakt mit der Anolytflüssigkeit einer Einzelzelle steht und eine katholytbeständige Seite oder Oberfläche, die in Kontakt mit der Katholytflüssigkeit der nächsten benachbarten einzelnen Elektrolysezelle steht.A backplate has an anolyte-resistant side or surface that is in contact with the anolyte liquid a single cell and a catholyte-resistant side or surface that is in contact with the Catholyte liquid of the next adjacent individual electrolysis cell is available.

Die anolytbeständige Seite oder Oberfläche kann von der Anode selbst gebildet werden. Es können auch Anoden von dieser Rückplatte gehalten werden. Bei einer Diaphragmazelle ist es besonders wichtig daß die anolytbeständige Oberfläche davor geschützt wird, daß sie mit der stark basischen Katholytflüssigkeit in Kontakt kommtThe anolyte-resistant side or surface can be formed by the anode itself. It can also Anodes are held by this backplate. In the case of a diaphragm cell, it is particularly important that the anolyte-resistant surface is protected from being with the strongly basic catholyte liquid in Contact comes

Die gegenüberliegende Seite der Rückplatte oder Halteplatte ist die katholytbeständige Seite. Bei einer Chlorzelle ist die katholytbeständige Seite mit Kathoden versehen, die von der Rückplatte gehalten werden, beispielsweise einer elektrolytdurchlässigen Platte oder einem elektrolytdu'chlässigen Blech, die parallel zur Rückplatte angeordnet sind oder mit parallelen Blechen oder Platten, die sich von der Rückplatte weg erstrecken. Die elektrolytdurchlässige Kathode ist mit einem Diaphragma auf ihrer äußeren Oberfläche versehen, wodurch sich zwischen Diaphragma und katholytbeständiger Oberfläche der Rückplatte ein Katholytraum ergibt Es ist besonders wichtig, daß das katholytbeständige Material davor geschützt wird, daß es mit der stark sauren Anolytflüssigkeit in Berührung kommt, beispielsweise dadurch, daß Anolytflüssigkeit in die Rückplatte einsickert und sie durchdringt.The opposite side of the backplate or retaining plate is the catholyte-resistant side. At a Chlorine cell the cathode-resistant side is provided with cathodes, which are held by the back plate, For example, an electrolyte-permeable plate or an electrolyte-permeable sheet that is parallel to the Backplate are arranged or with parallel sheets or plates that extend away from the backplate extend. The electrolyte-permeable cathode has a diaphragm on its outer surface provided, which creates a space between the diaphragm and the cathode-resistant surface of the back plate It is particularly important that the catholyte resistant material is protected from that it comes into contact with the strongly acidic anolyte liquid, for example by the fact that anolyte liquid in the backplate seeps in and penetrates it.

Die Anodeneinrichtungen einer bipolaren Einheit, d. h. entweder die anolytbeständige Oberfläche der Rückplatte mit einem elektrisch leitenden Material darauf oder die Anodenplatten, die sich von dieser weg erstrecken, sind in einer zusammengebauten elektrolytischen Zelle gegenüber der katholytbeständigen Oberfläche der nächst benachbarten Rückplatte angeordnet, wobei die nächst benachbarte Rückplatte an deren Oberfläche Kathodeneinrichtungen befestigt sind, der ersten Rückplatte gegenüberliegt, so daß zwischen ihnen eine einzelne elektrolytische Zelle gebildet wird.The anode devices of a bipolar unit, i. H. either the anolyte-resistant surface of the Back plate with an electrically conductive material on it or the anode plates that extend away from it are in an assembled electrolytic cell opposite the catholyte-resistant surface the next adjacent back plate arranged, with the next adjacent back plate on their Surface cathode devices are attached, facing the first back plate so that between a single electrolytic cell is formed for them.

Beim Betrieb einer elektrolytischen Diaphragmazelle, wie sie zur Elektrolyse von Natriumchlorid, Kaliumchlorid oder Salzsäure verwendet wird, wird das Keagenz in den Anolytraum eingespeist und ein elektrischer Strom durch die Zelle geleitet. An der Anode entwickelt sich Chlorgas, an der Kathode Wasserstoff und im Fall der Zufuhr von Kaliumchlorid oder Natriumchlorid entsteht in der Katholytkammer das entsprechende Hydroxid.When operating an electrolytic diaphragm cell, such as those used for the electrolysis of sodium chloride, potassium chloride or hydrochloric acid is used, the keagent is fed into the anolyte compartment and an electrical Electricity passed through the cell. Chlorine gas develops at the anode, hydrogen and at the cathode in the case of potassium chloride or sodium chloride being supplied, the corresponding is formed in the catholyte chamber Hydroxide.

Beim Betrieb handelsüblicher Chlor-Ätznatron-Elektrolysezellen wird eine Lösung mit etwa 280 bis 325 g Natriumchlorid pro Liter der Anolytkammer der Zelle zugeführt Zwischen der Anode und der Kathode wird eine elektrische Spannung angelegt und es entsteht Chlor an der Anode. Die Anolytflüssigkeit, die Natriumchlorid enthält, durchdringt das Diaphragma und gelangt in den Katholytraum. Im Katholytraurri entwickelt sich Wasserstoff an der Kathode, und es wird eine Katholytflüssigkeit gewonnen, die zwischen etwa 7When operating commercially available chlorine-caustic soda electrolysis cells, a solution with about 280 to 325 g Sodium chloride per liter of the anolyte chamber of the cell is supplied between the anode and the cathode an electrical voltage is applied and chlorine is generated at the anode. The anolyte liquid that Contains sodium chloride, penetrates the diaphragm and reaches the catholyte space. In the Katholytraurri hydrogen develops at the cathode, and a catholyte liquid is obtained that contains between about 7

und etwa 10 Gew.% Natriumchlorid und zwischen etwa |0 und 15 Gew.% Natriumhydroxid enthältand about 10% by weight sodium chloride and between about | 0 and 15% by weight sodium hydroxide

Bei einem anderen Prozeß, bei dem Kaliumchlorid elektrolysiert wird und Chlor und Ätzkali gewonnen werden, wird eine Lösung mit etwa 350 bis etwa 425 g Kaliumchlorid pro Liter in den Anolytraum eingespeist. Zwischen Anode und Kathode wird eine Spannung angelegt. An der Anode bildet sich Chlor, während Anolytflüssigkeit mit darin enthaltenem Kaliumchlorid durch das Diaphragma durchdringt und in die ι ο Katholytkammer gelangt. Dort entwickelt sich an der Kathode Wasserstoff und es wird Katholytflüssigkeit gewonnen, die von etwa 9 bis etwa 20 Gew.% Kaliumchlorid und zwiEchen etwa 14 und etwa 21 Gew.% Kaliumhydroxid enthält.Another process in which potassium chloride is electrolyzed to produce chlorine and caustic potash a solution with about 350 to about 425 g of potassium chloride per liter is fed into the anolyte compartment. A voltage is applied between the anode and the cathode. Chlorine forms at the anode while Anolyte liquid with potassium chloride contained in it penetrates through the diaphragm and into the ι ο Catholyte chamber arrives. There, hydrogen develops at the cathode and becomes catholyte liquid obtained containing from about 9 to about 20 weight percent potassium chloride and between about 14 and about Contains 21% by weight potassium hydroxide.

Bei der Elektrolyse von Salzsäure, wie sie beispielsweise als Nebenprodukt der organischen Synthese chlorierter Kohlenwasserstoffe anfällt, kann die Salzsäure beiden Kammern der Zelle zugeführt werden oder nur dem Anolytraum. An der Anode entwickelt sich Chlor, an der Kathode Wasserstoff.In the electrolysis of hydrochloric acid, for example as a by-product of organic synthesis chlorinated hydrocarbons accumulates, the hydrochloric acid can be fed to both chambers of the cell or only the anolyte dream. Chlorine develops at the anode and hydrogen at the cathode.

Als Anodenmaterialien können Graphit, Metalle, die eine Schutzschicht bilden, Sperrmetalle mit einer geeigneten elektrisch leitenden, elektrokatajytischen Oberfläche darauf oder Silicium verwendet werden. Silicium ist besonders gut geeignet, da es von Säuren oder sauren Lösungen nicht angegriffen wird und sich eine entsprechende elektrische Leitfähigkeit durch Zusatz von Dotierungen, beispielsweise aus Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Thallium, Suckstoff, Phosphor, Arsen, Antimon oder Bismuth erreichen läßt. Ein besonders gut geeignetes und nützliches Siliciummaterial für Anoden ist eine Siliciumlegierung, die soviel Dotierungsmaterial enthält, daß sich eine höhere Leitfähigkeit als 100 (Ohm-cm)¹ ergibt Der Rest der Legierung ist Silicium, wobei Spuren von Verunreinigungen tolerierbar sind. Eine derartige Legierung enthält typischerweise zwischen etwa 0,1 und etwa 23 Gew.% der oben aufgezählten Dotierungselemente und eine entsprechende Menge Silicium.Graphite, metals which form a protective layer, barrier metals with a suitable electrically conductive, electrocatajytic surface thereon, or silicon can be used as anode materials. Silicon is particularly well suited because it is not attacked by acids or acidic solutions and a corresponding electrical conductivity can be achieved by adding dopants such as boron, aluminum, gallium, indium, thallium, sugar, phosphorus, arsenic, antimony or bismuth . A particularly well suited and useful silicon material for anodes is a silicon alloy that contains enough dopant to give a conductivity greater than 100 (ohm-cm) ^-1 . The remainder of the alloy is silicon, with traces of impurities being tolerable. Such an alloy typically contains between about 0.1 and about 23% by weight of the doping elements enumerated above and a corresponding amount of silicon.

Derartige Siliciumanoden, ihr Aufbau und ihre Verwendung in bipolaren Elektrolysezellen sind in DE-OS 23 28 417 beschrieben. Diese bipolaren Einheiten weisen eine elektrisch leitende, elektrolyt-undurchlässige Rückplatte auf, deren eine freiliegende Oberfläehe von einer Stahlplatte und deren gegenüberliegende freiliegende Oberfläche von einer mit dieser in elektrischem Kontakt stehenden Siliciumplatte gebildet wird. Zwischen Siliciumplatte und Stahlplatte befindet sich ein Bindemittel.Such silicon anodes, their structure and their use in bipolar electrolysis cells are in DE-OS 23 28 417 described. These bipolar units have an electrically conductive, electrolyte-impermeable one Back plate on, one exposed surface of which is a steel plate and the opposite exposed surface of a silicon plate which is in electrical contact with this will. Located between silicon plate and steel plate a binder.

Ähnlich aufgebaute Elektrolysezellen sind auch in der DE-OS 20 03 885 beschrieben.Electrolysis cells of similar structure are also described in DE-OS 20 03 885.

Aus DE-OS 21 25 941 ist eine bipolare elektrolytische Zelle bekannt, bei der die Anode aus einem Anodenmetall mit einer Trägt rplatle aus Stahl elektrisch leitend verbunden ist. Für die Verbindung ist neben einer Lötverbindung auch das Verbinden unter Zuhilfenahme eines elektrisch leitenden Bindemittels als gleichwertige Alternative beschrieben.From DE-OS 21 25 941 is a bipolar electrolytic Cell known in which the anode is made of an anode metal with a carrying rplatle made of electrically conductive steel connected is. In addition to a soldered connection, connection is also required for the connection an electrically conductive binder as an equivalent alternative.

Alle diese bekannten Einrichtungen leiden unter dem Mangel, daß Silicium von der stark basischen Katholytflüssigkeit angegriffen wird und deshalb dieser gegen^ über ausreichend abgedichtet Werden muß. Silicium ist aber ein überaus spröder Werkstoff, der bei Zug* oder Druckbelastungen, die über ein gewisses Maß hinausge^ hen, zum Brechen neigt Die bekannten Ausführungsfor^ men von Elektrolysezellen unter Verwendung von Siliciumanoden haben desnalb alle den Nachteil, daß sie schwierig abzudichten sind, weil die dabei zur Verwendung gelangenden Siliciumplatten relativ spröde sind.All of these known devices suffer from the deficiency that silicon is removed from the strongly basic catholyte liquid is attacked and therefore this must be adequately sealed against ^ over. Silicon is but an extremely brittle material that is used in Zug * or Pressure loads that go beyond a certain level tends to break Men of electrolytic cells using silicon anodes therefore all have the disadvantage that they are difficult to seal because the silicon plates used are relatively brittle are.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine feste elektrisch leitende Verbindung zwischen der Rückenplatte aus Stahl und der als eigentliche Anode fungierenden Siliciumplatte in einer bipolaren Elektrolysiereinrichtung herzustellen. Die erheblich unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der beiden zu verbindenden Materialien stellen für die angestrebte Verbindung das eigentliche Problem dar. Zusätzlich erschwerend kam hinzu, daß Stahl ein relativ elastisches Material Lt, die Siliciumplatte im Gegensatz dazu jedoch relativ spröde ist.The object of the present invention was to produce a solid, electrically conductive connection between the back plate made of steel and the silicon plate functioning as the actual anode in a bipolar electrolysis device. The significantly different coefficients of thermal expansion of the two materials to be connected represent the real problem for the desired connection. An additional complicating factor is that steel is a relatively elastic material Lt, whereas the silicon plate is, in contrast, relatively brittle.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine bipolare Elektrolysiereinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1, bei der die zwischen der Stahlplatte und der Siliciumplatte angeordneten Bindemittel elastische Bindemittel sind. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Bindemittel ein elektrisch -^itendes Harzmaterial einschließen.The object is achieved according to the invention by a bipolar electrolysis device according to the preamble of claim 1, wherein the binders arranged between the steel plate and the silicon plate are elastic Binders are. A preferred embodiment of the invention is characterized in that the elastic binder an electrically - ^ itendes resin material lock in.

Die elektrische Leitfähigkeit des Bindematerials sollte groß genug sein, daß eine entsprechende Menge verwendet werden kann, ohne daß sich ein ins Gewicht fallender Spannungsabfall ergibt. Es sollte außerdem hinreichend elastisch sein, daß die Unterschiede im thermischen Ausdehnungskoeffizienten und Young'-schen Elastizitätsmodul von Eisen und Silicium ausgeglichen werden. D. h. es sollte so elastisch sein, daß sich die elastischere Eisen- oder Stahlplatte der Rückplatte verformen kann, ohne daß dabei das Silicium gebrochen oder zersplit'.ert wird.The electrical conductivity of the binding material should be large enough that an appropriate amount can be used without resulting in a significant voltage drop. It should also be sufficiently elastic that the differences in the coefficient of thermal expansion and Young's Modulus of elasticity of iron and silicon are balanced. I. E. it should be so elastic that the The more elastic iron or steel plate of the back plate can deform without breaking the silicon or split up.

Das Kennzeichnende einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß zwischen der Stahlplatte und der Siiiciumplatte zusätzlich eine elastische Zwischenlage angeordnet ist und sich die elastische, elektrisch leitende Harz-Bindemasse von der Stahlplatte durch die perforierte Zwischenlage ..u der Siliciumplatte erstreckt.The characteristic of a further embodiment of the invention is that between the Steel plate and the Siiiciumplatte additionally an elastic intermediate layer is arranged and the elastic, electrically conductive resin binder from the steel plate through the perforated intermediate layer ..u der Silicon plate extends.

Anhand der Figuren wird im folgenden die Erfindung nocn näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the figures.

F i g. 1 zeigt in teilweise auseinandergezogener und aufgeschnittener Darstellung eine bipolare ^lektrolysiereinrichtung. F i g. 1 shows a bipolar electrolysis device in a partially exploded and cut-away representation.

Fig. 2 ist eine Aufsicht einer bipolaren Einheit einer Elektrolysiereinrichtung nach dieser Erindung.Fig. 2 is a top plan view of a bipolar unit of a Electrolyzer according to this invention.

F i g. 3 ist ein Querschnitt entlang der Ebene 3-3 der Fig. 2.F i g. 3 is a cross section taken along the line 3-3 of FIG.

Fig. 4 ist ein Querschnitt entlang der Ebene 4-4 der Fig. 2.Fig. 4 is a cross-section taken along line 4-4 of FIG Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine bipolare Elektrolysiereinrichtung i in auseinandergezogencr Darstellung gezeigt. Die brpoL re Elektrolysiereinrichtung schließt einzelne bipolare Einheiten 11, 12 und 13 ein, die zwischen den bipolaren Einheiten 11 und 12 eine einzelne Diaphragmazelle 21 und zwischen den bipolaren Einheiten 12 und 13 eine einzelne Diaphragmazelle 22 bilden. Die einzelnen bipolaren Einheiten entstehen aus Stahlplatten 31a, 316, 31c auf den dem Katholyt zugewandten Seiten der Einheiten und aus Siliciumscheiben oder -platten 33a, 336, 33c auf den gegenüberliegenden Seiten der bipolaren Einheit Von den Stahlplatten 316, 31c weg und parallel zu diesen erstrecken sich Kathodengitter aus Stahl 35a, 356, auf denen sich permeable Trennschichten 37a, 376 befinden.In Fig. 1, a bipolar electrolyzer i is shown in an exploded view. The brpoL re electrolyzer includes individual bipolar units 11, 12 and 13 which form a single diaphragm cell 21 between bipolar units 11 and 12 and a single diaphragm cell 22 between bipolar units 12 and 13. The individual bipolar units are formed from steel plates 31a, 316, 31c on the catholyte sides of the units and from silicon wafers or plates 33a, 336, 33c on the opposite sides of the bipolar unit, extending away from and parallel to the steel plates 316, 31c there are cathode grids made of steel 35a, 356, on which there are permeable separating layers 37a, 376.

Die stählerne, katholytbeständige Oberfläche der einzelnen Rückolatten 12 und 13 und die anolytbeständi-The steel, catholyte-resistant surface of the individual back slats 12 and 13 and the anolyte-resistant

gen Siliciumoberflächen 33a, 336 der einzelnen bipolaren Einheiten 11 und 12 werden durch Abstandsrahmen oder Abstandsstücke 41a, 416, 41c voneinander getrennt. Zwischen den elastischen Abstandsrahmen 41a, 416 und der Stahlobeffläche der Stahlplatten 316, 31c der einzelnen bipolaren Einheiten 12, 13 befinden sich erste Gummidichtungen 43a', 436', während sich zwischen den Siliciumscheiben 33a, 336 der einzelnen bipolaren Einheiten 11 und 12 und den elastischen Abstandsrahmen 41a, 416 zweite Gummidichtungen 43a", 436" befinden.gene silicon surfaces 33a, 336 of the individual bipolar Units 11 and 12 are separated from each other by spacer frames or spacers 41a, 416, 41c separated. Between the elastic spacer frames 41a, 416 and the steel surface of the steel plates 316, 31c of the individual bipolar units 12, 13 are first rubber seals 43a ', 436', while between the silicon wafers 33a, 336 of the individual bipolar units 11 and 12 and the elastic ones Spacer frames 41a, 416, second rubber seals 43a ", 436" are located.

Außen an den elastischen Abstandsrahmen 41a, 416, 41c befinden sich Lösungsketten 51, die mit Chlorableitungen 53 und Lösungszuführungsleitungen 55 versehen sind. Aus den Stahlplatten 31a, 316, 31c der einzelnen bipolaren Einheiten 11, 12, 13 kommen Gasauslässe, beispielsweise Wasserstoffgasauslässe 61 heraus.On the outside of the elastic spacer frames 41a, 416, 41c there are chains of solutions 51 that discharge chlorine 53 and solution supply lines 55 are provided. From the steel plates 31a, 316, 31c of each Gas outlets, for example hydrogen gas outlets 61, come out from bipolar units 11, 12, 13.

Um eine Elektrolysiereinrichtung zu bilden, werdenTo form an electrolyzer, be

daß die Anodeneinrichtungen einer bipolaren Einheit den Kathodeneinrichtungen in der nächsten benachbarten bipolaren Einheit gegenüberliegen. Die Elektrolysiereinrichtung wird mit Verbindungsstangen 73 zusammengehalten, die sich durch Löcher 71 und hervorragende Teile 31 der Stahlplatte einzelner bipolarer Einheiten, beispielsweise 11, erstrecken. Auf diese Weise können hervorragende oder angeflanschte Teile an jeder 5, 8. oder 10. Einheit benutzt werden, um eine die einzelnen Einheiten der Elektrolysierzelle zusammendrückende Kraft aufrecht zu erhalten. Dazu dient die Verbindungsstange in Verbindung mit der auf dem angeflanschten Teil der Rückplatte 11 befindlichen Mutter 75. Diese Teile sind durch eine nicht leitende, elektrisch isolierende Unterlegscheibe 77 elektrisch voneinander getrennt. Ein elektrischer Kontakt zwischen der Verbindungsstange und der Rückplatte wird durch eine Hülse verhindert, die zwischen der Verbindungsstange und dem Inneren des angeflanschten Teils der Rückplatte angeordnet ist.that the anode devices of one bipolar unit correspond to the cathode devices in the next adjacent one opposite bipolar unit. The electrolyzer is held together with tie rods 73, which extends through holes 71 and protruding parts 31 of the steel plate of individual bipolar Units, e.g. 11, extend. This allows protruding or flanged parts used on every 5th, 8th or 10th unit to create a to maintain the compressive force of the individual units of the electrolyzer cell. Serves for this the connecting rod in connection with that located on the flanged part of the back plate 11 Nut 75. These parts are electrical by a non-conductive, electrically insulating washer 77 separated from each other. Electrical contact between the connecting rod and the backplate is established prevented by a sleeve between the connecting rod and the inside of the flanged Part of the back plate is arranged.

F ι g. 3 zeigt eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie 3-3 der Fig. 2. Wie hier zu sehen ist. bilden die einzelnen Rückplatten 11, 12 und 13 die einzelne Zellemheit 21 zwischen Rückplatte U und 12 und die einzelne Zelleinheit 22 zwischen Rückplatte 12 und 13. Jede einzelne Rückplatte 11, 12, 13 wird gebildet aus einer Stahlplatte 31a. 316. 31c als katholytbeständige Oberfläche und aus einer Siliciumscheibe oder -platte 33a. 336.33c als anolytbeständige Oberfläche. Zwischen der Stahlplatte 31a. 316. 31c und der Siliciumscheibe 33a. 336. 33c ist ein elastisches Bindemittel 34a. 346. 34c dargestellt. Ais elastisches Bindemittel kann ein elektrisch leitender Klebstoff, beispielsweise ein elektrisch leitendes organisches Harzmaterial, wie der leitende Epoxy-Klebstoff »Eccobond Solder LT-11« von Emerson und Cuming verwendet werden, der eine elektrische Vo'lumenleitfähigkeit von weniger als 0,01 Ohm χ cm und einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von weniger als 10-* pro Grad Celsius hat und dessen Scherfestigkeit bei etwa 65 kp/cm² oder mehr liegtFig. 3 shows a cross-sectional view along the line 3-3 of FIG. 2. As can be seen here. the individual back plates 11, 12 and 13 form the individual cell unit 21 between back plate U and 12 and the individual cell unit 22 between back plate 12 and 13. Each individual back plate 11, 12, 13 is formed from a steel plate 31a. 316. 31c as a catholyte-resistant surface and made of a silicon wafer or plate 33a. 336.33c as an anolyte-resistant surface. Between the steel plate 31a. 316.31c and the silicon wafer 33a. 336, 33c is an elastic binder 34a. 346. 34c. An electrically conductive adhesive, for example an electrically conductive organic resin material, such as the conductive epoxy adhesive "Eccobond Solder LT-11" from Emerson and Cuming, which has an electrical volume conductivity of less than 0.01 Ohm χ, can be used as the elastic binder cm and a coefficient of thermal expansion of less than 10- * per degree Celsius and its shear strength is about 65 kp / cm ² or more

Das elastische Bindemittel kann von jedem Material gebildet werden, das eine Scherfestigkeit der Bindung von mehr als 33 kp/cm² hat und dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient kleiner ist als I0~⁴ pro Grad Celsius.The elastic binding agent can be formed from any material which has a shear strength of the binding of more than 33 kgf / cm ² and whose coefficient of thermal expansion is less than 10 ~ ⁴ per degree Celsius.

Der elektrische Widerstand des Bindemittels sollte so klein sein, daß sich ein ökonomisch vertretbarer Spannungsabfall in einer Schichtstärke des Bindemittels ergibt, die dick genug ist, um die gewünschte Elastizität zu erreichen. Derartige Materialien sind besonders wünschenswert bei der Bildung einer kompakten, elektrisch leitenden Verbindung zwischen der Stahlplat-The electrical resistance of the binder should be so small that it is economically justifiable A drop in tension results in a layer thickness of the binder that is thick enough to achieve the desired elasticity to reach. Such materials are particularly desirable in forming a compact, electrically conductive connection between the steel plate

te und der Siliciumscheibe, wobei die Stahlplatte einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 0,114 χ 10-· pro Grad Celsius hat, während die Siliciumscheibe einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr 0,023 χ ΙΟ-⁴ pro Grad Celsiuste and the silicon wafer, whereby the steel plate has a thermal expansion coefficient of about 0.114 χ · 10 per degree Celsius, while the silicon wafer has a thermal expansion coefficient of about 0.023 χ ΙΟ- ⁴ per degree Celsius

ίο besitzt Auf diese Weise kann das unerwünschte Zerbrechen der Siliciumscheibe verhindert werden.ίο owns in this way the undesirable Breaking of the silicon wafer can be prevented.

Zwischen der Stahlplatte 31a, 316, 31c der einzelnen Rückplatten 11, 12, 13 und der Siliciumscheibe 33a, 336, 33c der einzelnen Rückplatten 11, 12, 13 kann eine perforierte, elastische Zwischenlage (shim) 32a, 326.32c angeordnet sein, die mit Einrichtungen versehen ist, die es ermöglichen, daß das elektrisch leitende Bindematerial sich von der Stahlplatte 31a, 316, 31c durch die "eriorieris, elastische Zwischenlage 32s, 326,32c zu der Siliciumscheibe 33a, 336, 33c der bipolaren Einheit 11, 12, 13 erstreckt. Dadurch ergibt sich eine weitere Möglichkeit, die Unterschiede in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten und Elastizitätsmodulen aufzunehmen. Die Zwischenlage 32a, 326,32c ist aus einem Material hergestellt, das eine gewisse Elastizität besitzt Und den beim Betrieb der Zelle auftretenden Temperaturen, beispielsweise 110°C, und der Härtetemperatur des elek-isch leitenden Bindematerials, z.B. ungefähr 125 bis 175"C. standhalten kann. Geeignete Materialien sind Polycarbonate und Polypropylen.Between the steel plate 31a, 316, 31c of each Back plates 11, 12, 13 and the silicon wafer 33a, 336, 33c of the individual back plates 11, 12, 13 can have a perforated, elastic intermediate layer (shim) 32a, 326.32c be arranged, which is provided with means that allow the electrically conductive binding material from the steel plate 31a, 316, 31c through the "eriorieris, elastic intermediate layer 32s, 326,32c to the Silicon wafer 33a, 336, 33c of the bipolar unit 11, 12, 13 extends. This results in another Ability to include the differences in thermal expansion coefficients and elastic moduli. The intermediate layer 32a, 326, 32c is made of a material that has a certain elasticity And the temperatures occurring during operation of the cell, for example 110 ° C., and the hardening temperature of the electrically conductive binding material, e.g. approximately Can withstand 125 to 175 "C. Suitable materials are polycarbonate and polypropylene.

Die Siliciumscheibe 33a, 336. 33c dient in der beschriebenen Weise als Anode und besitzt eine Oberfläche aus einem von Silicium verschiedenen Material, das als Elektrokatalysator dient. Typischerweise hat der Elektrokatalysator eine Chlorüberspannung von weniger als 0,25 Volt bei einer Stromdichte von 0,135 Ampere pro cm².The silicon wafer 33a, 336, 33c serves in the manner described as an anode and has a surface made of a material other than silicon, which serves as an electrocatalyst. Typically the electrocatalyst has a chlorine overvoltage of less than 0.25 volts at a current density of 0.135 amps per cm ² .

Die vorzugsweise für die Einrichtungen zu verwendenden Materialien sind weiterhin durch ihre chemischeThe materials to be used preferably for the facilities are further determined by their chemical properties

Mi Stabilität und ihre Widerstandsfähigkeit gegen den Angriff von Chlor und anodischen Substanzen während der Elektrolyse gekennzeichnet Mi stability and their resistance to attack by chlorine and anodic substances during electrolysis

Lm den geeigneten Materialien genoren die Metalle der Platingruppe. Platin, Ruthenium. Rhodium, Palladium. Osmium und Iridium. Die Metalle der Platingruppe können als Mischungen oder Legierungen vorliegen, beispielsweise von Palladium mit Platin oder von Platin mit Iridium. Eine besonders befriedigende Palladium-Platin-Kombination enthält ungefähr 15% Platin und die entsprechende Menge Palladium. Ein anderer besonders zufriedenstellender Überzug besteh' aus metallischem Platin mit Iridium, insbesondere wenn es zwischen ungefähr 10% und ungefähr 35% Iridium enthält Zu den weiteren geeigneten Metallkombinationen gehören Ruthenium und Osmium, Ruthenium und Iridium, Ruthenium und Platin. Rhodium und Osmium, Rhodium und Iridium, Rhodium und Platin, Palladium und Osmium und Palladium und Iridium. Die Herstellung oder die Benutzung von vielen dieser Oberzüge auf andere Substrate ist in den US-PS 36 30 768; 34 91 014; 32 42 059:32 36 756 und anderen beschrieben. In the appropriate materials genoren the platinum group metals. Platinum, ruthenium. Rhodium, palladium. Osmium and iridium. The metals of the platinum group can be present as mixtures or alloys, for example of palladium with platinum or of platinum with iridium. A particularly satisfactory palladium-platinum combination contains approximately 15% platinum and the corresponding amount of palladium. Another particularly satisfactory coating consists of metallic platinum with iridium, especially when it contains between about 10% and about 35% iridium. Other suitable metal combinations include ruthenium and osmium, ruthenium and iridium, ruthenium and platinum. Rhodium and osmium, rhodium and iridium, rhodium and platinum, palladium and osmium and palladium and iridium. The manufacture or use of many of these coatings on other substrates is disclosed in U.S. Patents 3,630,768; 34 91 014; 32 42 059: 32 36 756 and others.

Das elektrisch leitende Material kann auch in der Form eines Oxids eines Metalls der Platingruppe, wie beispielsweise Rutheniumoxid, Rhodiumoxid, PaIIadiumoxid, Osmiumoxid, Iridiumoxid und Platinoxid, vorliegen. The electrically conductive material may also be in the form of an oxide of a platinum group metal such as for example ruthenium oxide, rhodium oxide, palladium oxide, Osmium oxide, iridium oxide and platinum oxide.

An der elektrisch leitenden Oberfläche können auch Oxide vorhanden sein, die selbst nichtleitend sind oderOn the electrically conductive surface there may also be oxides that are or are themselves non-conductive

eine geringe Leitfähigkeit haben. Derartige Materialien haben zwar eine geringe Volumenleitfähigkeit, können aber dennoch mit den oben erwähnten Oxiden der Platingruppe einen gut leitenden Film bilden und eine offene oder poröse Struktur haben, wodurch ein Durchfließen des Elektrolyten und des elektrischen Stromes durch sie hindurch möglich ist, oder sie können dazu Jienen, das Oxid des Platinmetalls mit der Siliciumbasis besser zu verbinden; Beispielsweise können Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Titanoxid, Zirconiumoxid, Nioboxid, Hafniumoxid, oder Wolframoxid in der Oberflächenbeschichtung zusammen mit einem besser leitenden Oxid der Platingruppe vorhanden sein. Wenn mehrere Oxidbeschichtungen angewendet werden, ist es von Vorteil, als äußere Beschichtungsschicht eine Mischung des hier beschriebenen Typs zu verwenden. Carbide, Nitride und Silicide dieser Metalle oder der Metalle der Platingruppe können ebenfalls ..Λ·..·, nn^lnf .*>n*>*J»>* um ^fin *»l*»l* t*-.c*L. Initnnrln Γ\1*η — (\η have low conductivity. Such materials have a low volume conductivity, but can nevertheless form a highly conductive film with the above-mentioned oxides of the platinum group and have an open or porous structure, whereby the electrolyte and the electric current can flow through them, or they can Seemed to better bond the oxide of the platinum metal with the silicon base; For example, aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, niobium oxide, hafnium oxide, or tungsten oxide can be present in the surface coating along with a more conductive oxide of the platinum group. When multiple oxide coatings are used, it is advantageous to use a mixture of the type described herein as the outer coating layer. Carbides, nitrides and silicides of these metals or of the metals of the platinum group can also ..Λ · .. ·, nn ^ lnf. *> N *> * J »> * um ^ fin *» l * »l * t * -. c * L. Initnnrln Γ \ 1 * η - (\ η

TWi η ι,ιιιΐι,ι nwiuv.ii, um uii. wiwnii lawu 11.fit.11ut. ut/vi imTWi η ι, ιιιΐι, ι nwiuv.ii, um uii. wiwnii lawu 11.fit.11ut. ut / vi im

ehe zu bilden. Man kann beispielsweise eine Elektrode herstellen, die eine Basis oder ein Substrat aus elementarem Silicium hat und eine Oberfläche besitzt mit einer Beschichtung aus einer Oxidmischung, die Rutheniumdioxid und Titandioxid oder Rutheniumdioxid und Zirconiumdioxid oder Rutheniumdioxid und Tantaldioxid enthält. Zusätzlich kann das Mischoxid auch metallisches Platin, Osmium oder Iridium einschließen. Oxidbeschichtungen, die für den hier betrachteten Zweck geeignet sind, werden in der US-PS 36 32 408 beschrieben.marriage to form. For example, you can use an electrode manufacture which has a base or substrate of elemental silicon and has a surface with a coating of an oxide mixture, the ruthenium dioxide and titanium dioxide or ruthenium dioxide and contains zirconia or ruthenia and tantalum dioxide. In addition, the mixed oxide also include metallic platinum, osmium or iridium. Oxide coatings that are considered for the here Purpose are described in US Pat. No. 3,632,408.

D ·_· Elektroden mit der Siliciumbasis können eine Oberfläche haben, die mindestens teilweise oder ganz aus einem elektrisch leitenden reaktionsbeständigen Metallsilicid, beispielsweise einem Silicid der Metalle der Platingruppe besteht. Die elektrisch leitende Silicidoberfläche der Elektrode kann von den Siliciden gebildet werden, die eine hinreichende elektrische Leitfähigkeit haben und außerdem dem chemischen Angriff des Anolyts und des sich an der Anode entwickelnden Produkts widerstehen. Auch eine Kombination von zwei oder mehr Siliciden kommt für solche eine Silicide enthaltende Oberfläche infrage, wobei beide durch ihre Widerstandsfähigkeit gegen den chemischen Angriff des Anolyts und des an der Anode entwickelten Produkts beständig sind, aber nur eines der Silicide eine hohe elektrische Leitfähigkeit hat und eine geringe Chlorüberspannung bei der Entwicklung des Chlors bewirktD · _ · electrodes with the silicon base may have a surface that is at least partially or entirely of an electrically conductive reactive metal silicide, for example a silicide of the metals the platinum group. The electrically conductive silicide surface of the electrode can be made from the silicides are formed, which have a sufficient electrical conductivity and also the chemical Resist attack by the anolyte and the product developing on the anode. Also a combination of two or more silicides is suitable for such a surface containing silicides, where both by their resistance to chemical attack by the anolyte and that at the anode developed product are stable, but only one of the silicides has a high electrical conductivity and a causes low chlorine overvoltage in the development of chlorine

Für diesen Zweck besonders gut geeignete elektrisch leitende, elektrolytbeständige Silicide sind unter anderem die Silicide der Metalle der Platingruppe, d.h. Platinsilicid, Palladiumsiücid, Iridiumsilicid, Rhodiumsilicid und Rutheniumsilicid. Viele solcher Silicide haben die Formel M_xSi^, wobei M das Metall bezeichnet und χ und y jeweils die Zahlenwerte 1 bis 5 einnehmen können. Andere Silicide, die eine hinreichend hohe elektrische Leitfähigkeit und recht gute chemische Widerstandsfähigkeit gegen die Anolytprodukte haben, sind die Chromsilicide CrSi, CrsSi3 und CrSi2, Cobaltsilicid CoSi, Nickelsilicid NiSi, Titansilicid TiSi2, Vanadiumsilicid VSJ2, Zirconiumsilicid ZrSi2, Niobiumsificid, Hafniumsilicid, Tantalsilicid TaSi2 und Wblframsilicid.Electrically conductive, electrolyte-resistant silicides particularly well suited for this purpose include the silicides of the metals of the platinum group, ie platinum silicide, palladium silicide, iridium silicide, rhodium silicide and ruthenium silicide. Many such silicides have the formula M _x Si ^, where M denotes the metal and χ and y can each take the numerical values 1 to 5. Other silicides, which have a sufficiently high electrical conductivity and quite good chemical resistance to the anolyte products, are the chromium silicides CrSi, CrsSi3 and CrSi2, cobalt silicide CoSi, nickel silicide NiSi, titanium silicide TiSi2, vanadium silicide VSJ2, zirconium silicide ZrSi2, silicon silicide ZrSi2, niobium silicide Wblfram silicide.

Als allgemeine Regel läßt sich sagen, daß mehrere Überzüge aus leitei 'em Material (Platin und dergleichen) nacheinander, einer auf dem anderen abgelagert werden, um die Stärke des Überzugs aufzubauen und seine Durchlässigkeit für Elektrolyt zu vermindern. Wegen der hohen Kosten des Edelmetalls ist der Überzug verhältnismäßig dünn, im allgemeinen zwischen weniger als 25 μπι, selten mehr als 100 μίτι stark. Folglich sind die Überzüge porös und für den Elektrolyt durchlässig, und so wird das Silicium des Substrats selbst, das mit der inneren leitenden Schicht öder den inneren leitenden Schichten in Kontakt steht, selbst bei seiner Verwendung dem Angriff der anodischen Substanzen ausgesetzt insbesondere aus diesem Grunde muß dieses Silicium reaktionsbeständig sein; sonstAs a general rule, several Coatings made of conductive material (platinum and the like) successively, one on top of the other to build up the strength of the coating and to reduce its electrolyte permeability. Because of the high cost of the precious metal, that is Coating relatively thin, generally between less than 25 μm, rarely more than 100 μm thick. As a result, the coatings are porous and permeable to the electrolyte and so becomes the silicon of the substrate even that with the inner conductive layer or that inner conductive layers is in contact, even when using the attack of the anodic When exposed to substances, in particular for this reason, this silicon must be resistant to reactions; otherwise

ίο würde die Unterlage des Überzugs weggeätzt und der Überzug von der Elektrode abblättern.ίο the base of the coating would be etched away and the Peel off the coating from the electrode.

Besonders günstig ist es, wenn die erste Unterlage des Überzugs aus einer Mischung eines Silicids der Platingruppe und einem Metall der Platingruppe oder einem Oxid davon bestehen, oder es kann das gesamte Metall der Platingruppe in einer derartigen Unterlage des Überzugs als Silicid vorliegen. Dies kann in wirkungsvoller Weise erreicht werden, indem man denIt is particularly advantageous if the first sub-layer of the coating consists of a mixture of a silicide Platinum group and a platinum group metal or an oxide thereof, or it may all Platinum group metal is present in such a base of the coating as a silicide. This can be done in can be effectively achieved by using the

i'il . .... „;_„ vj_._ii j„_ nu>: ..„„„ !„_ „;_„_i'il. .... "; _" vj _._ ii j "_ nu>: .." ""! "_"; _ "_

wuwi £ug ana WiIIWiIi iriwiaii uwi ι laiiiigi uyyy, uuwi wiiiwiu Metalloxid auf die Siliciumbasis aufbringt und sie dann aufheizt, beispielsweise auf 500 bis HOO⁰C, bis das Silicium durch Reaktion mit dem Überzug ein Silicid der Metalle der Platingruppe gebildet hat, beispielsweise PtSi₂, PdSi₂ oder RuSi₂. Danach kann ein zweiter Überzug aus einem Metall der Platingruppe oder aus einem Oxid eines Metalls der Platingruppe aufgebracht werden. Stattdessen können die äußeren Überzüge auch als Silicide abgelagert werden, beispielsweise indem man auf die Beschichtung der Siliciumbasis eine Lösung von Siliciumresinaten oder anderen Siliciumestern und Platinresinaten oder anderen Resinaten der Platingruppe aufbringt und die resultierende Bezugsschicht auf 350° bis 500°C erhitzt, so daß Platinmetall und Platinsilicid entsteht. In ähnlicher Weise kann eine Athylalkohollösung von Siliciumtetrachlorid und einem Chlorid der Platingruppe angewendet und aufgeheizt werden, um eine Silicidbeschichtung zu erzeugen. wuwi £ ug ana WiIIWiIi iriwiaii uwi ι laiiiigi uyyy, uuwi wiiiwiu applies metal oxide to the silicon base and then heats it, for example to 500 to HOO ⁰ C, until the silicon has formed a silicide of the platinum group metals by reaction with the coating, for example PtSi ₂ , PdSi ₂ or RuSi ₂ . A second coating of a platinum group metal or an oxide of a platinum group metal can then be applied. Instead, the outer coatings can also be deposited as silicides, for example by applying a solution of silicon resinates or other silicon esters and platinum resinates or other resinates of the platinum group to the coating of the silicon base and heating the resulting reference layer to 350 ° to 500 ° C, so that platinum metal and platinum silicide is formed. Similarly, an ethyl alcohol solution of silicon tetrachloride and a platinum group chloride can be applied and heated to form a silicide coating.

Das Verhältnis des Silicids der Platingruppe zu dem Metall oder Metalloxid kann verändert werden, indem man die Menge Siliciumresinat oder eines anderen Siliciumesters variiert. Im allgemeinen wird eine Mischung von 1 Äquivalent Siliciumresinat mit 2 bis 5 Äquivalenten von Platinresinat verwendet und in der Beschichtung liegt der Platinsilicidanteil bei 10 bis 50%.The ratio of the platinum group silicide to the metal or metal oxide can be varied by the amount of silicon resinate or another silicon ester is varied. In general, a Mixture of 1 equivalent of silicon resinate with 2 to 5 equivalents of platinum resinate and used in the In the coating, the proportion of platinum silicide is 10 to 50%.

den Rest bildet jeweils Platinmetall.the rest is made up of platinum metal.

Andere für die Ablagerung auf der Siliciumbasis geeignete elektrisch leitende Überzüge sind die Bimetall- und Trimetallspinelle.Other electrically conductive coatings suitable for deposition on the silicon base are Bimetal and tri-metal spinels.

Die Stahlplatte 31a. 316, 31cder einzelnen Rückplatten 11, 12, 13 hat einen Wasserstoffauslaß 61, der sich durch die Stahlplatte 31a, 316, 31c hindurch von der Katholytkammer. wie im folgenden näher beschrieben wird, nach oben zu einem Wasserstoffsammelbehälter erstreckt.The steel plate 31a. 316, 31c of the individual back plates 11, 12, 13 has a hydrogen outlet 61 which is located through the steel plate 31a, 316, 31c from the catholyte chamber. as described in more detail below is extended up to a hydrogen storage tank.

Auf der Stahloberfläche 316, 31c der einzelnen Rückplatten 12, 13 sind stählerne Kathodengitter 35a, 356 angeordnet Die stählernen Kathodengitter sind typischerweise so geformt, daß sie einen ebenen Teil 36a, 366, der parallel zu und im Abstand von der Stahloberfläche316,31cder Rückplalten 12,13 verläuft und einen Abschlußteil 38a, 386 einschließt der sich von der Kante des ebenen Teils 36a, 366 des Kathodengitters 35a, 356 zu der Stahlplatte 316, 31c der bipolaren Einheit 12, 13 erstreckt Sie können beispielsweise die Form eines Pyramidenstumpfes haben.On the steel surface 316, 31c of each Back plates 12, 13 are arranged steel cathode grids 35a, 356. The steel cathode grids are typically shaped to have a planar portion 36a, 366, which runs parallel to and at a distance from the steel surface 316,31c of the back slits 12,13 and includes a termination portion 38a, 386 extending from the edge of the planar portion 36a, 366 of the cathode grid 35a, 356 extends to the steel plate 316, 31c of the bipolar unit 12, 13. For example, you can use the Have the shape of a truncated pyramid.

Auf der äußeren Oberfläche des Kathodengitters 35s. 356 befindet sich eine permeable Trennschicht 37a 376. 37c Diese Trennschicht kann ein für AnolytflüssigkeitOn the outer surface of the cathode grid 35s. 356 there is a permeable separating layer 37a 376. 37c This separating layer can be used for anolyte liquid

durchlässiges Diaphragma aus Asbest sein. Statt dessen kann auch ein künstliches Diaphragma, das für Anolytflüssigkeit durchlässig oder teilweise durchlässig ist, verwendet werden. Schließlich kann es auch eine permionisehe Membran sein, die nur für Wasserstoffionen und Alkalimetallionen durchlässig, aber für Chlor-Ionen im wesentlichen" undurchlässig ist.
" Zwischen dei Stahlplatte 31 einer einzelnen Rückplatte und der Siliciumscheibe 33 der nächst benachbarten Rückplatte sind Trennrahmen 41 mit Gummidichtungen 43 angeordnet, die die Außenwände der einzelnen elektrolytischen Zelle bilden. Aus den Abständsstücken 41a, 416,41c heraus kommen Gäsäüsjässe 53 und Flüssigkeitszuführungen 55, die durch die Leitungen 57 zu den Lösungs-Zuführurtgskästen mit dem Inneren der einzelnen elektrolytischen Zellen 21 und 22 in Verbindung stehen; Die Lösung wird von einem gemeinsamen Sammelgefäß durch die Leitung 55 dem kasten 51 zugeführt und das entwickelte Chlorgas wird durch die Leitung 53 aus dem Lösungskasten 51 abgeführt, nachdem es in diesem von der mitgerissenen Elektrolytflüssigkeit befreit worden ist. Die Abstandsftücke oder -rahmen 41 ä, 416,41c können aus einem im Spritzgußverfahren oder im Extrusionsverfahren verarbeiteten Material iiergestellt sein, das gegen chlorhaltige Salzlösungen bei Temperaturen von mindestens ungefähr HO⁰C themisch beständig ist. Zufriedenstellende Materialien sind unter anderem halogenierte Kohlenwasserstoffe, beispielsweise nachchloriertes Polyvinylchlorid, Polytetrafluoräthylen, Polyvinylfluorid und Polyvinylidenfluorid. Die Gummidichtungen 43 sind aus einem elastischen Gummi hergestellt, beispielsweisebe a permeable diaphragm made of asbestos. Instead of this, an artificial diaphragm which is permeable or partially permeable to anolyte liquid can also be used. Finally, it can also be a permanent membrane which is only permeable to hydrogen ions and alkali metal ions, but is essentially "impermeable to chlorine ions.
"Between the steel plate 31 of a single backplate and the silicon wafer 33 of the next adjacent backplate, separating frames 41 with rubber seals 43 are arranged, which form the outer walls of the individual electrolytic cell communicating with the interior of the individual electrolytic cells 21 and 22 through lines 57 to the solution supply boxes; the solution is fed from a common collecting vessel through line 55 to box 51 and the evolved chlorine gas is discharged from the solution box through line 53 51 after it has been freed from the entrained electrolyte liquid in it. The spacer pieces or frames 41 ä, 416,41c can be made of a material processed by injection molding or extrusion that is resistant to chlorine-containing salt solutions at temperatures of at least approximately HO ⁰ C thematically is constant. Satisfactory materials include halogenated hydrocarbons such as post-chlorinated polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride, and polyvinylidene fluoride. The rubber seals 43 are made of an elastic rubber, for example

ίο geschäumtem Polyneopren oder geschäumtem Polychloropren. ίο foamed polyneoprene or foamed polychloroprene.

Im Betrieb wird Salzlösung aus einem Lösungs-Sammelbehälter durch die Leitung 55 dem Lösungskasten 51 lind von dort der" Zelle zugeführt. An die bipolareIn operation, saline is transferred from a solution sump through line 55 to solution box 51 From there they are fed to the "cell. To the bipolar

Eleklrisiefe'mrichtung wird ein elektrisches Potential angelegt, das groß genug ist, daß ein Strom von der als Anode dienenden Siliciumscheibe 33 einer einzelnen Zelle durch die permeable Trennschicht 37, die auf der Kathode 35 der Zelle angeordnet ist, zu der Stahlplatte 31 der einzelnen bipolaren Einheit fließt und dann durch die einzelne bipolare Einheit zu der Siliciumscheibe 33 der nächst benachbarten elektrolytischen Zelle der bipolaren Elektrolysiereinrichtung.Electricity direction becomes an electric potential applied, which is large enough that a current from serving as the anode silicon wafer 33 of a single Cell through the permeable separation layer 37, which is disposed on the cathode 35 of the cell, to the steel plate 31 of the single bipolar unit flows and then through the single bipolar unit to the silicon wafer 33 the next adjacent electrolytic cell of the bipolar electrolyzer.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Claims: or ςη Q0 £

1. Bipolar electrolyzer with a first bipolar unit and a second bipolar unit, which are arranged at a distance from and parallel to one another and between them form a single electrolytic cell and which each have an anode arrangement on its one surface and a cathode arrangement on its opposite surface, so that the cathode array of the first bipolar unit faces the anode array of the second bipolar unit, at least one of the bipolar units including:
Liquid drainage devices and gas discharge devices, an electrically conductive, electrolyte-impermeable back plate, one exposed surface of which is formed by a steel plate and the opposite exposed surface of which is formed by a silicon plate in electrical contact with the latter, and bonding agent between the steel plate on the silicon plate, an electrocatalytic material and the exposed surface the silicon plate of the back plate and an electrolyte-permeable, electrically conductive cathode device which is electrically and mechanically connected to the steel plate at a distance from and parallel to it,

characterized in that the binders arranged between the steel plate (3Ia-C) and the silicon plate (33a- c) are elastic binders (34).

2. Bipolar electrolyzing device according to claim I, characterized in that the elastic binding means (34) are: electrically conductive Include resin material.

3. Bipolar electrolyser according to claim 1 or 2, characterized in that an elastic intermediate layer (32 ) is additionally arranged between the steel plate (31a-c) and the silicon plate (33a-c), and the elastic, electrically conductive resin binder (34) extends from the steel plate through the perforated liner to the silicon plate

4545